Akımsız kaplama metoduyla Ni-P-W/h-BN kompozit kaplamaların mekanik ve korozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu tez, 2024-T3 alüminyum alaşımının yüzey özelliklerini iyileştirmek için akımsız kaplama yöntemiyle Ni-P-W/h-BN kompozit kaplamaların üretimini ve karakterizasyonunu anlatmaktadır. Akımsız kaplama, elektrik akımı gerektirmeden metal yüzeyler üzerinde ince film oluşturmak için kimyasal bir reaksiyon kullanılan bir kaplama yöntemidir. Ni-P-W/hBN kompozit kaplamalar, nikel, fosfor, tungsten ve hekzagonal bor nitrit (h-BN) partiküllerinden oluşan çok bileşenli kaplamalardır. Bu kaplamalar, yüksek sertlik, aşınma direnci, korozyon direnci ve sürtünme katsayısı gibi üstün mekanik ve korozyon özellikleri sunmaktadır. Tezde, akımsız kaplama yöntemiyle 2024-T3 alüminyum alaşımı yüzeyine farklı h-BN konsantrasyonlarıyla Ni-P-W/h-BN kompozit kaplamaların üretimi detaylı bir şekilde açıklanmaktadır. Kaplamaların morfolojisi, mikroyapısı, faz yapısı, sertliği, aşınma davranışı, korozyon davranışı ve sürtünme katsayısı gibi özellikleri çeşitli analiz ve test yöntemleriyle incelenmiştir. Bu bağlamda, kaplama parametreleri, kaplama banyosunun pH, sıcaklık, süre, h-BN katkı oranı ve karıştırma hızı olarak seçilmiştir. Kaplama kalınlığı, kaplama sertliği, kaplama yapısı, kaplama bileşimi ve kaplama morfolojisi, sırasıyla, mikrometre, mikro sertlik test cihazı, X-ışını kırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile ölçülmüştür. Kaplama korozyon direnci, potansiyodinamik polarizasyon testi ile, kaplama aşınma direnci ise kuru sürtünme testi ile değerlendirilmiştir. IV Sonuç olarak, akımsız kaplama metodunun, Ni-P-W/h-BN kompozit kaplamaların mekanik ve korozyon davranışlarını belirgin şekilde geliştirdiği ve h-BN katkı oranının artmasıyla kaplama performansının daha da yükseldiği ortaya çıkmıştır. Kaplama kalınlığı, kaplama sertliği, korozyon direnci ve aşınma direnci, kaplama banyosunun pH, sıcaklık, süre, h-BN katkı oranı ve karıştırma hızı gibi parametrelerle bağlantılı bulunmuştur. Kaplama yapısı, kaplama bileşimi ve kaplama morfolojisi, h-BN katkı oranının artmasıyla değişmiştir. h-BN katkı oranı arttıkça, kaplamada daha çok h-BN partikülü görülmüş, kaplama kristalliği düşmüş, kaplama yüzeyi daha düzgün hale gelmiş ve kaplama sürtünme katsayısı azalmıştır. Bu çalışma, akımsız kaplama metodunun, Ni-P-W/h-BN kompozit kaplamaların üretiminde etkin bir yöntem olduğunu ve bu kaplamaların endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceğini göstermiştir.

This thesis describes the production and characterization of Ni-P-W/h-BN composite coatings by electroless coating method to improve the surface properties of 2024-T3 aluminum alloy. Electroless plating is a plating method that uses a chemical reaction to form thin films on metal surfaces without requiring electrical current. Ni-P-W/h-BN composite coatings are multi-component coatings consisting of nickel, phosphorus, tungsten and hexagonal boron nitride (h-BN) particles. These coatings offer superior mechanical and corrosion properties such as high hardness, wear resistance, corrosion resistance and coefficient of friction. In the thesis, the production of Ni-P-W/h-BN composite coatings with different h-BN concentrations on the surface of 2024-T3 aluminum alloy by electroless coating method is explained in detail. Properties of coatings such as morphology, microstructure, phase structure, hardness, wear behavior, corrosion behavior and friction coefficient have been examined by various analysis and test methods. In this context, coating parameters were chosen as pH, temperature, time, h-BN contribution rate and mixing speed of the plating bath. Coating thickness, coating hardness, coating structure, coating composition, and coating morphology were measured by micrometer, microhardness tester, X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Coating corrosion resistance VI was evaluated by potentiodynamic polarization test, and coating wear resistance was evaluated by dry friction test. As a result, it has been revealed that the electroless coating method significantly improves the mechanical and corrosion behaviors of Ni-P-W/h-BN composite coatings, and the coating performance increases further with the increase in the h-BN additive ratio. Coating thickness, coating hardness, corrosion resistance and wear resistance were found to be related to parameters such as pH, temperature, time, h-BN contribution rate and mixing speed of the plating bath. The coating structure, coating composition and coating morphology changed with the increase of h-BN additive ratio. As the h-BN contribution rate increased, more h-BN particles were seen in the coating, coating crystallinity decreased, the coating surface became smoother and the coating friction coefficient decreased. This study has shown that the electroless coating method is an effective method in the production of Ni-P-W/h-BN composite coatings and that these coatings can be used in industrial applications.